特開 2023-115868 締結具締結状態のモニタリング構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023115868

(43)【公開日】2023-08-21

(54)【発明の名称】締結具締結状態のモニタリング構造

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20230814BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 103E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022018332

(22)【出願日】2022-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】村田 眞司

(72)【発明者】

【氏名】石綿 宏行

(72)【発明者】

【氏名】西山 輝

(72)【発明者】

【氏名】松下 真一

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 透

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AA06

2F051AB09

(57)【要約】

【課題】作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。
【解決手段】構造物５０に取り付けられた締結具６０の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造であり、締結具６０で締め付けられる子機３０と、子機３０と通信する親機２０と、子機３０と親機２０との通信を中継する中継機４０と、子機３０とは離れた隔地に配置されると共に親機２０と通信する締結状態管理装置１０を備え、子機３０に、締結具６０の締結状態で応力が負荷される歪センサ３３と、子機３０の識別情報を記憶する子機記憶部３２と、応力相当値と子機３０の識別情報を通信部を介して送信する子機制御部３１を設け、親機２０が、中継機４０を介する通信により、子機３０の識別情報と応力相当値を子機３０から受信して締結状態管理装置１０に転送する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物に取り付けられている締結具の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造であって、
構造物に取り付けられている締結具で締め付けられる子機と、
前記子機と通信する親機と、
前記子機と前記親機との通信を中継する中継機と、
前記子機とは離れた隔地に配置されると共に前記親機と通信する締結状態管理装置とを備え、
前記子機に、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値若しくは応力相当値を算出可能な所定値を検出可能なセンサと、前記子機の識別情報を記憶する子機記憶部と、前記応力相当値と前記子機の識別情報を通信部を介して送信する子機制御部とを設け、
前記親機が、前記中継機を介する通信により、前記子機の識別情報と前記子機で発生している応力相当値を前記子機から受信し、受信した前記子機の識別情報と前記応力相当値を前記締結状態管理装置に送信することを特徴とする締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項2】

構造物に取り付けられている締結具の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造であって、
構造物に取り付けられている締結具で締め付けられる子機と、
前記子機と通信する親機と、
前記子機と前記親機との通信を中継する中継機と、
前記子機とは離れた隔地に配置されると共に前記親機と通信する締結状態管理装置とを備え、
前記子機に、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値若しくは応力相当値を算出可能な所定値を検出可能なセンサと、前記子機の識別情報を記憶する子機記憶部と、前記応力相当値の異常信号と前記子機の識別情報を通信部を介して送信する子機制御部とを設け、
前記親機が、前記中継機を介する通信により、前記子機の識別情報と前記子機の前記応力相当値の異常信号を前記子機から受信し、受信した前記子機の識別情報と前記応力相当値の異常信号を前記締結状態管理装置に送信することを特徴とする締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項3】

前記子機が、応力が負荷される起歪体と、前記起歪体に固着された前記センサに相当する歪センサとを有するセンシングワッシャーであり、
前記子機制御部が、前記起歪体の変形に対応して前記歪センサが検知する抵抗値を前記応力相当値として取得することを特徴とする請求項１又は２記載の締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項4】

前記起歪体が、通常鋼材と、前記通常鋼材よりも硬度が高い高硬度鋼材とを積層して構成され、
前記歪センサが前記通常鋼材に固着されていることを特徴とする請求項３記載の締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項5】

前記歪センサが前記通常鋼材の側面に固着されていることを特徴とする請求項４記載の締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項6】

前記子機がバッテリーを内蔵していることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の締結具締結状態のモニタリング構造。

【請求項7】

高架構造物に取り付けられている複数の前記締結具のそれぞれに対応して前記子機が設けられると共に、前記中継機が地上付近に配置されることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の締結具締結状態のモニタリング構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物に取り付けられている締結具の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、構造物に取り付けられているボルトとナットの締結状態をモニタリングするための機器として特許文献１の検出体がある。この検出体は、ボルトとナットの締結状態においてボルトが挿通される貫通孔を有する起歪体と、起歪体の歪みを検知する歪検知センサと、通信アンテナを備え、検出した歪みを外部の装置へ出力するものである。特許文献１の検出体を用いることにより、検出体から歪みを取得した外部装置では、ナットの締付状態を判断することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２０２１／１８７５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の検出体を用いることにより、ボルトとナットの締結箇所に近づいて検出体と外部のリーダー装置との通信を行い、外部のリーダー装置で取得した検出体の歪からナットの締結状態を判断することが可能となり、作業員が通信可能な距離に近づける締結箇所であれば、目視点検に依らずに適正に締結状態を判断することができる。しかしながら、例えば高架構造物の下側のようなボルトとナットの締結箇所では、足場を組まないと作業員が近づけないため、作業員が容易に近づくことができない隔地でのボルトとナットの締結状態のモニタリングに用いることは困難である。

【0005】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる締結具締結状態のモニタリング構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、構造物に取り付けられている締結具の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造であって、構造物に取り付けられている締結具で締め付けられる子機と、前記子機と通信する親機と、前記子機と前記親機との通信を中継する中継機と、前記子機とは離れた隔地に配置されると共に前記親機と通信する締結状態管理装置とを備え、前記子機に、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値若しくは応力相当値を算出可能な所定値を検出可能なセンサと、前記子機の識別情報を記憶する子機記憶部と、前記応力相当値と前記子機の識別情報を通信部を介して送信する子機制御部とを設け、前記親機が、前記中継機を介する通信により、前記子機の識別情報と前記子機で発生している応力相当値を前記子機から受信し、受信した前記子機の識別情報と前記応力相当値を前記締結状態管理装置に送信することを特徴とする。
これによれば、締結状態管理装置が、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値を子機から中継機、親機を介して受信することにより、締結状態管理装置において締結具の締結状態が適正か不適正かを正確にモニタリングすることができる。そして、締結状態管理装置が応力相当値を子機から中継機、親機を介して受信する構造により、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。

【0007】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、構造物に取り付けられている締結具の締結状態をモニタリングする締結具締結状態のモニタリング構造であって、構造物に取り付けられている締結具で締め付けられる子機と、前記子機と通信する親機と、前記子機と前記親機との通信を中継する中継機と、前記子機とは離れた隔地に配置されると共に前記親機と通信する締結状態管理装置とを備え、前記子機に、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値若しくは応力相当値を算出可能な所定値を検出可能なセンサと、前記子機の識別情報を記憶する子機記憶部と、前記応力相当値の異常信号と前記子機の識別情報を通信部を介して送信する子機制御部とを設け、前記親機が、前記中継機を介する通信により、前記子機の識別情報と前記子機の前記応力相当値の異常信号を前記子機から受信し、受信した前記子機の識別情報と前記応力相当値の異常信号を前記締結状態管理装置に送信することを特徴とする。
これによれば、締結状態管理装置が、締結具の締結状態で負荷されている応力の応力相当値の異常信号を子機から中継機、親機を介して受信することにより、締結状態管理装置において異常な締結具の締結状態を正確にモニタリングすることができる。そして、締結状態管理装置が締結状態に関する異常信号を子機から中継機、親機を介して受信する構造により、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。

【0008】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、前記子機が、応力が負荷される起歪体と、前記起歪体に固着された前記センサに相当する歪センサとを有するセンシングワッシャーであり、前記子機制御部が、前記起歪体の変形に対応して前記歪センサが検知する抵抗値を前記応力相当値として取得することを特徴とする。
これによれば、子機を締結具で締め付けられるセンシングワッシャーとすることにより、センシングワッシャーの応力相当値として抵抗値を簡単に取得することができる。

【0009】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、前記起歪体が、通常鋼材と、前記通常鋼材よりも硬度が高い高硬度鋼材とを積層して構成され、前記歪センサが前記通常鋼材に固着されていることを特徴とする。
これによれば、通常鋼材に固着されている歪センサによって締結状態のモニタリングで必要とされる応力相当値を得ることができると共に、通常鋼材に積層される高硬度鋼材によって締結具の締め付けの際の摩擦熱で起歪体が変形することを防止することができる。

【0010】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、前記歪センサが前記通常鋼材の側面に固着されていることを特徴とする。
これによれば、通常鋼材に側面に固着されている歪センサにより、より正確な応力相当値を得ることができる。

【0011】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、前記子機がバッテリーを内蔵していることを特徴とする。
これによれば、バッテリーを内蔵する子機とすることにより、子機からある程度離れた場所に配置され中継機を介して通信を行う親機或いは中継機から、通信時に子機に駆動電力を供給する必要を無くすことができる。また、例えばより長距離の無線通信が可能となり、締結具の締結状態をモニタリングする作業員が容易に近づくことができない隔地の範囲を広げることができる。

【0012】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造は、高架構造物に取り付けられている複数の前記締結具のそれぞれに対応して前記子機が設けられると共に、前記中継機が地上付近に配置されることを特徴とする。
これによれば、特殊な設備を使用しなければ作業員が近づくことができない高架構造物の締結具について締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の締結具締結状態のモニタリング構造によれば、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明による実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造の全体構成を示す説明図。

【図2】複数の子機を有する実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造の全体構成を示す説明図。

【図3】実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造の全体構成を示すブロック図。

【図4】子機が設置されたボルトとナットの締結構造の拡大図。

【図5】（ａ）～（ｄ）は子機の第１例～第４例を示す斜視図。

【図6】（ａ）～（ｄ）は起歪体の平面形状の第１例～第４例を示す平面図。

【図7】（ａ）、（ｂ）は起歪体の断面形状の第１例と第２例を示す断面図。

【図8】（ａ）、（ｂ）は実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造が適用される高架構造物の第１例を示す斜視説明図。

【図9】（ａ）、（ｂ）は実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造が適用される高架構造物の第２例を示す斜視説明図。

【図10】図９（ａ）の部分拡大模式図。

【図11】実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理の第１例を示すフローチャート。

【図12】実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理の第２例を示すフローチャート。

【図13】変形例の締結具締結状態のモニタリング構造の全体構成を示すブロック図。

【図14】変形例の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造〕
本発明による実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造は、例えば高速道路の構造体や橋梁のような構造物に取り付けられているボルトとナットの締結状態をモニタリングする構造であり、図１～図３に示すように、締結状態管理装置１０と、親機２０と、子機３０と、中継機４０を備える。

【0016】

子機３０は、構造物５０に取り付けられている締結具６０で締め付けられるように設けられ、例えば締結具６０を構成するボルト６１とナット６２に介在するように設けられる。親機２０は子機３０と通信し、中継機４０は子機３０と親機２０との通信を中継するように配置される。締結状態管理装置１０は、子機３０とは離れた隔地に配置されると共に、親機２０と通信するように設けられる。尚、締結状態管理装置１０と親機２０との通信、親機２０と中継機４０との通信、子機３０と中継機４０との通信は、それぞれ無線通信又は有線通信とすることが可能である。

【0017】

締結状態管理装置１０は、子機３０から取り込んだ情報に基づき構造物５０に取り付けられている締結具６０の締結状態を点検し、管理する装置であり、例えば専用サーバ或いはパーソナルコンピュータ等で構成される。締結状態管理装置１０は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の制御部１１と、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される記憶部１２と、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力部１３と、ディスプレイ、プリンター等の出力部１４と、締結状態管理装置１０を無線或いは有線の通信回線に接続する通信インターフェイス１５を備える。締結状態管理装置１０は通信インターフェイス１５により通信回線を介して親機２０と通信接続される。

【0018】

記憶部１２は、締結具６０の締結状態の適性を判定する適正判定プログラムを含む所定の制御プログラムが格納されているプログラム格納部１２１を有し、制御部１１は、所定の制御プログラムに従って所定の処理を実行し、適正判定プログラムと協働して例えばボルト６１とナット６２の締結状態の適性を判定する適正判定部１１１として所定の処理を実行する。

【0019】

記憶部１２は、締結具６０の締結状態の適性と不適正を判定するための基準として、子機３０に締結状態で負荷される荷重で発生する応力値の基準値を基準値格納部１２２に格納している。この基準値には、適正な締結状態で発生する応力値と不適正な締結状態で発生する応力値の境界の閾値が設定されており、適正判定部１１１は、この設定された基準値を用いて、特定の子機３０から取り込んだ応力値と基準値を対比し、特定の子機３０が介在する締結具６０の締結状態の適正と不適正を判定する処理を実行する。

【0020】

また、記憶部１２には点検記録格納部１２３が設けられ、点検記録格納部１２３には、定期点検時或いは所要時における各識別情報の子機３０に発生している応力値が子機３０の識別情報と対応して格納される。点検記録格納部１２３には、適正判定部１１１の処理や所要情報の入力に応じて、例えば特定の子機３０の識別情報、特定の識別情報の子機３０に対してモニタリングが実施された日付、特定の識別情報の子機３０にモニタリング時に発生している応力値、特定の識別情報の子機３０が介在するボルト６１とナット６２が締結されている構造物５０の識別情報等が対応して格納され、これらの情報が各識別情報の子機３０に対して格納されると共に、これらの情報が各点検実施時毎に格納され、経時的に蓄積される。

【0021】

親機２０は、中継機４０を介して子機３０と通信を実行し、子機３０から通信で子機３０の識別情報と当該通信時に子機３０に発生している応力相当値を取得する機器である。親機２０は、ＣＰＵ等の制御部２１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成される記憶部２２と、操作キーや操作パネル等で構成される操作部２３と、親機２０を無線或いは有線の通信回線に接続する通信インターフェイス２４を備え、記憶部２２のプログラム格納部２２１には、制御部２１に所定処理を実行させるための所定の制御プログラムが格納されている。

【0022】

更に、親機２０は、子機３０のセンシングユニット３８との通信制御を担うセンサ通信用制御回路２５及び送受信を行うコイルアンテナ等のセンサ通信用通信部２６を有する。センサ通信用制御回路２５は、センサ通信用通信部２６の電波が到達する範囲内の中継機４０を介して子機３０から応力相当値を取得する処理を行う。

【0023】

更に、親機２０は、子機３０のＲＦタグ３７との通信制御を担うＲＦＩＤ通信用制御回路２７及び送受信を行うコイルアンテナ等のＲＦＩＤ通信用通信部２８を有する。ＲＦＩＤ通信用制御回路２７は、ＲＦＩＤ通信用通信部２８の電波が到達する範囲内の中継機４０を介して子機３０から当該子機３０の識別情報を取得する処理を行う。

【0024】

親機２０は、所定の制御プログラムと協働する制御部２１の制御により、ＲＦＩＤ通信用制御回路２７とセンサ通信用制御回路２５が所定の動作を実行して、交信範囲内の中継機４０を介して、中継機４０の交信範囲内の子機３０から、この子機３０の識別情報と通信時の応力相当値を通信で取得し、取得した子機３０の識別情報とその応力相当値を対応する形式で通信インターフェイス２４を介して締結状態管理装置１０に送信する。尚、子機３０が親機２０からワイヤレス給電される方式とすることも可能であり、この場合にはセンサ通信用制御回路２５とＲＦＩＤ通信用制御回路２７がワイヤレス給電を担う。

【0025】

子機３０は、センシングワッシャーで構成されており、図５（ａ）に示すように、センサモジュールを構成するＲＦタグ３７とセンシングユニット３８を有し、例えば合成樹脂等の非金属製のケーシングなど絶縁性のケーシング３６にＲＦタグ３７とセンシングユニット３８が収容されている。

【0026】

ＲＦタグ３７は、送受信を行う内蔵アンテナで構成されるＲＦＩＤ通信部３７１と、ＲＦＩＤ通信制御回路３７２と、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ等のＲＦＩＤ記憶部３７３とから構成され、ＲＦＩＤ通信制御回路３７２の動作に必要な電力は内蔵バッテリー３６から供給される。ＲＦＩＤ記憶部３７３には、ＲＦタグ３７を収容している子機３０の識別情報が格納されており、ＲＦＩＤ通信制御回路３７２は、中継機４０を介する親機２０との通信において、ＲＦＩＤ記憶部３７３から子機３０の識別情報を読み出し、ＲＦＩＤ通信部３７１から中継機４０を介して親機２０に子機３０の識別情報を送信する。

【0027】

センシングユニット３８は、送受信を行う内蔵アンテナで構成されるセンサ通信部３８１と、センサ通信制御回路３８２と、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ等のセンサ記憶部３８３とから構成され、センサ通信制御回路３８２の動作に必要な電力は内蔵バッテリー３６から供給される。センサ記憶部３８３には、センサ通信制御回路３８２を制御する所定の制御プログラムが格納されており、所定の制御プログラムと協働するセンサ通信制御回路３８２は、中継機４０を介する親機２０との通信において、子機３０に負荷されている応力の応力相当値を検出可能なセンサに相当する歪センサ３３から、応力相当値として起歪体３４の変形に対応して歪センサ３３が検知する抵抗値を取得し、センサ通信部３８１から中継機４０を介して親機２０に応力相当値に相当する抵抗値を送信する。

【0028】

本実施形態におけるＲＦタグ３７のＲＦＩＤ記憶部３７３とセンサユニット３８のセンサ記憶部３８３は、子機３０の識別情報等を記憶する子機記憶部３２を構成し、ＲＦタグ３７のＲＦＩＤ通信制御回路３７２とセンサユニット３８のセンサ通信制御回路３８２は、応力相当値と子機３０の識別情報をＲＦＩＤ通信部３７１とセンサ通信部３８１から構成される通信部を介して送信する子機制御部３１を構成しており、いずれもケーシング３５に収容されている（図３、図５（ａ）参照）。また、子機３０における子機制御部３１、通信部、子機記憶部３２、換言すればＲＦタグ３７とセンシングユニット３８は、後述する起歪体３４から離間して配置されている。

【0029】

子機３０のセンシングユニット３８のセンサ通信制御回路３８２は、応力が負荷されるリング形状の起歪体３４に接着等で固着された歪センサ３３に接続されている。リング形状の起歪体３４の形状は適用可能な範囲で適宜であり、図５（ａ）の子機３０に内装された起歪体３４のように平面視の外周縁が円形で形成されたもの（図６（ａ）参照）以外にも、例えば平面視の外周縁が略円形で対向する２か所に平面状の側面が形成された形状の起歪体３４ａ（図６（ｂ）参照）、平面視の外周縁が略多角形で平面状の側面で囲まれる形状の起歪体３４ｂ（図６（ｃ）参照）、平面視の外周縁が略四角形で４つの平面状の側面で囲まれる形状の起歪体３４ｃ（図６（ｄ）参照）としてもよい。

【0030】

歪センサ３３は、図５（ａ）に示すように、起歪体３４の側面３４１に固着して設けると好適である。また、起歪体３４は、通常鋼材と、通常鋼材よりも硬度が高い高硬度鋼材とを積層して構成すると好適であり、例えば図７（ａ）の起歪体３４ｄのように、通常鋼材３４２と、通常鋼材３４２よりも硬度が高い高硬度鋼材３４３とを２層で積層して固着した構成、或いは図７（ｂ）の起歪体３４ｅのように、通常鋼材３４２と、通常鋼材３４２よりも硬度が高い高硬度鋼材３４３とを３層で積層し、高硬度鋼材３４３と高硬度鋼材３４３との間に通常鋼材３４２を挟持するように固着した構成とすると好適である。起歪体３４を、通常鋼材３４２と、通常鋼材３４２よりも硬度が高い高硬度鋼材３４３とを積層して構成する場合には、歪センサ３３は通常鋼材３４２に固着して設ける、より好ましくは通常鋼材３４２の側面３４１に固着して設けるとよい。また、より正確な応力相当値を取得する観点からは、歪センサ３３を固着する側面３４１を平面状にするとより好ましい。

【0031】

子機３０は、ボルト６１とナット６２で構成される締結具６０や、ボルト６１で構成される締結具６０と組み合わせて用いられる。例えば図１、図２、図４に示すように、子機３０は、頭部６１１と軸部の雄ねじ部６１２で構成される六角ボルト等のボルト６１と、六角ナット等のナット６２と、緩み止めナット６３と、ワッシャー６４とを組み合わせて用いられ、構造物５０と、構造物５０に沿うように配置される取付物７０と、ワッシャー６４と、起歪体３４の中心穴とにボルト６１の雄ねじ部６１２を挿通し、雄ねじ部６１２にナット６２と緩み止めナット６３を順に締め付け、ボルト６１とナット６２とを締結状態にする。この締結状態において、子機３０はボルト６１とナット６２との間に介在するようにして設置され、金属製等の起歪体３４に応力が負荷される。

【0032】

また、本実施形態における子機３０のケーシング３５は、図５（ａ）に示すものは、締結方向に対して横に偏った略レーストラック形状で形成され、起歪体３４はケーシング３５の一方の弧状部に寄った位置に配置されている。そのため、ボルト６１とナット６２に子機３０を介在させた状態では、ケーシング３５はナット６２から横に偏って張り出す位置に設けられ、この張り出した部分に、ＲＦタグ３７及びセンシングユニット３８、或いは子機記憶部３２と子機制御部３１が収容される（図４、図５（ａ）参照）。

【0033】

尚、子機３０の外観形状、或いはケーシング３５の形状は適用可能な範囲で適宜であり、例えば側面視の形状が略Ｓ字形のケーシング３５ａ（図５（ｂ）参照）、側面視の形状が略Ｌ字形のケーシング３５ｂ（図５（ｃ）参照）、側面視の形状が略Ｚ字形のケーシング３５ｃ（図５（ｄ）参照）としてもよい。ケーシング３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃを有する各々の子機３０を必要に応じて用いることにより、狭い場所や設置しにくい場所への子機３０の設置を容易化したり、設置場所の形状に対応した形状の子機３０を取り付けて子機３０の固定状態を安定化することができる。

【0034】

中継機４０は、親機２０と子機３０との間の通信を中継する装置であり、適宜の中継装置を用いることが可能である。例えばＲＦＩＤとＲＦＩＤリーダーとの間を中継する既存の中継機等を中継機４０として用いることができる。本実施形態における中継機４０は、１個の親機２０と、複数個の子機３０との間の通信を中継するが、１個の親機２０と、１個の子機３０との間の通信を中継するものとしてもよい。中継機４０は、例えば地上付近など、締結状態のモニタリング構造を構成するために必要に応じて適宜の場所に設置される。

【0035】

本実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造は、例えば図８に示す高架構造物である高速道路構造体５１０に適用される。高速道路構造体５１０は、道路の延びる方向に所定間隔を開けて設置される支持脚５１１と、道路の延びる方向に延設されると共に道路幅方向に並列して設置されるＨ形鋼の支持鋼材５１２と、支持鋼材５１２で支持されるコンクリート製の床版５１３と、床版５１３の道路幅方向の両側で立設する壁高欄５１４を備える。

【0036】

壁高欄５１４の上面には、支柱５１５が立設され、支柱５１５は道路の延びる方向に所定間隔を開けて設置されている。支柱５１５・５１５の間には遮音壁５１６が設けられ、遮音壁５１６の道路の延びる方向の両端部は、それぞれ支柱５１５と支柱５１５で保持されている。

【0037】

支柱５１５は、例えばボルト６１で構成される締結具６０で壁高欄５１４の上面に固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。また、支持鋼材５１２は、例えばボルト６１で構成される締結具６０で支持脚５１１の上面に固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。そして、複数の子機３０と通信する中継機４０が地上付近に配置され、所定位置に配置される親機２０が中継機４０を介して複数の子機３０と通信を行うことにより、締結具締結状態のモニタリング構造が構成される。

【0038】

また、本実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造は、例えば図９、図１０に示す高架構造物である橋梁５２０に適用される。橋梁５２０は、橋の延びる方向に所定間隔を開けて設置される支持脚５２１と、橋の床と側壁を構成する橋構造体５２２と、支持脚５２１の上面と橋構造体５２２の下面とに固定されて橋構造体５２２を支持する支承５２３と、矩形枠の内部に上下に延びる複数の支持壁が間隔を開けて設けられていると共に支持脚５２１の上部側面に固定されている落橋防止部５２４と、落下防止部５２４を橋構造体５２２に連結するために橋構造体５２２の下面に固定されている取付部５２５と、落橋防止部５２４と取付部５２５を連結する連結チェーン５２６と、連結チェーン５２６を落橋防止部５２４に取り付けるために落橋防止部５２４の側面に固定されているチェーン取付部５２７を備える。

【0039】

支承５２３は、例えばボルト６１で構成される締結具６０で支持脚５２１の上面と橋構造体５２２の下面とに固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。また、落橋防止部５２４は、例えばボルト６１で構成される締結具６０で支持脚５２１の上部側面に固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。また、取付部５２５は、例えばボルト６１で構成される締結具６０で橋構造体５２２の下面に固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。また、チェーン取付部５２７は、例えばボルト６１とナット６２で構成される締結具６０で落橋防止部５２４の側面に固定され、この締結具６０で締め付けられるようにして子機３０が設けられる。

【0040】

そして、複数の子機３０と通信する中継機４０が地上付近に配置され、所定位置に配置される親機２０が中継機４０を介して複数の子機３０と通信を行うことにより、締結具締結状態のモニタリング構造が構成される。尚、本例で落橋防止部５２４を支持脚５２１の上部側面に固定する締結具６０に対応配置される子機３０には、矩形枠と支持壁との間或いは支持壁相互間の狭い空間に対応して略Ｚ字形のケーシング３５ｃを有する子機３０が用いられており、ケーシング３５ｃの屈曲部が支持壁に引っ掛けるようにして設けられ、子機３０の設置状態の安定化が図られている（図１０参照）。

【0041】

次に、本実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理の第１例について説明する（図１１参照）。第１例では、子機記憶部３２を構成するセンサ記憶部３８３に格納される制御プログラムにモニタリングを行う周期が設定されており、各子機３０が所定の周期でモニタリングを実行することにより、常時モニタリングする（Ｓ１１）。

【0042】

各子機３０は、所定の周期のモニタリング毎に、子機３０を特定する子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に子機３０に負荷されている応力の応力相当値を取得して中継機４０に送信する（Ｓ１２）。親機２０は中継機４０から各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を受信する（Ｓ１３）。

【0043】

親機２０は、受信した各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を締結状態管理装置１０に転送する（Ｓ１４）。締結状態管理装置１０は、各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を親機２０から受信する。

【0044】

締結状態管理装置１０の適正判定部１１１は、適正判定プログラムに変更可能に設定されている設定乗数を取得した応力相当値に乗算して取得した識別情報の子機３０の応力値を取得し、取得した応力値と基準値格納部１２２から読み出した基準値を対比し、取得した応力値が基準値を超える場合には、取得した識別情報の子機３０に対応する締結具締結状態の適正情報を基準値との関係情報として出力部１４で提示し、取得した応力値が基準値以下（或いは基準値未満）の場合には、取得した識別情報の子機３０に対応する締結具締結状態の不適正情報を基準値との関係情報として提示する（Ｓ１５）。

【0045】

尚、本実施形態では、子機３０が歪センサ３３から取得した抵抗値を応力相当値として子機３０から送信しているが、応力相当値には子機３０の応力に相当する適宜の値を用いることが可能であり、用いる応力相当値の種別に応じたセンサを使用することが可能である。更に、応力値自体を応力相当値とすることも可能である。応力値自体を応力相当値にする場合には、例えばセンサ通信制御回路３８２が応力値である応力相当値を算出可能な所定値として歪センサ３３から抵抗値を取得し、センサ通信制御回路３８２が、センサ記憶部３８３の所定の制御プログラムに従い、抵抗値から応力相当値の応力値を取得し、取得した応力値を中継機４０を介して親機２０に送信する構成等とする。

【0046】

そして、締結状態管理装置１０は、点検記録格納部１２３に、子機３０に対応する締結具６０の締結状態のデータとして、例えば特定の子機３０の識別情報、特定の識別情報の子機３０に対してモニタリングが実行された日付、特定の識別情報の子機３０にモニタリング時に発生している応力値、特定の識別情報の子機３０が介在する締結具６０が締結されている構造物５０の識別情報等が対応して格納する。また、締結状態管理装置１０の関係情報の提示により、締結具締結状態が不適正な子機３０に対応する締結具６０の締結箇所がある場合には、その場所を把握した後、締結状態が不適正な場所の締結具６０の締結状態の補修作業を行う（Ｓ１６）。

【0047】

また、別例として、本実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理の第２例について説明する（図１２参照）。第２例では、操作入力等に応じて、親機２０が中継機４０にそれぞれ識別情報で特定される各子機３０に対する検知指令を送信し、中継機４０は各子機３０に対する検知指令を各々の子機３０に送信する（Ｓ２１、Ｓ２２）。

【0048】

各子機３０の所定の制御プログラムと協働して動作するセンサ通信制御回路３８２は受信した検知指令を認識し、検知指令に従ってモニタリングを実行し、子機３０を特定する子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に子機３０に負荷されている応力の応力相当値を取得して中継機４０に送信する（Ｓ２３）。親機２０は中継機４０から各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を受信する（Ｓ２４）。

【0049】

親機２０は、受信した各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を締結状態管理装置１０に転送する（Ｓ２５）。締結状態管理装置１０は、各子機３０の識別情報と、モニタリングの実行時に各子機３０に負荷されている応力の応力相当値を親機２０から受信する。その後、第１例のＳ１５、Ｓ１６と同様の処理を実行する（Ｓ２６、Ｓ２７）。

【0050】

本実施形態の締結具締結状態のモニタリング構造によれば、締結状態管理装置１０が、締結具６０の締結状態で負荷されている応力の応力相当値を子機３０から中継機４０、親機２０を介して受信することにより、締結状態管理装置１０において締結具６０の締結状態が適正か不適正かを正確にモニタリングすることができる。そして、締結状態管理装置１０が応力相当値を子機３０から中継機４０、親機２０を介して受信する構造により、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具６０の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。従って、特殊な設備を使用しなければ作業員が近づくことができない高速道路構造体５１０や橋梁５２０のような高架構造物の締結具６０についても締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。

【0051】

また、子機３０を、応力が負荷される起歪体３４と、起歪体３４に固着された歪センサ３３とを有するセンシングワッシャーとし、子機制御部３１が、起歪体３４の変形に対応して歪センサ３３が検知する抵抗値を応力相当値として送信する構成とすることにより、子機３０の応力相当値として抵抗値を簡単に取得し、子機３０から中継機４０に送信することができる。

【0052】

また、起歪体３４を、通常鋼材３４２と、通常鋼材３４２よりも硬度が高い高硬度鋼材３４３とを積層して構成し、歪センサ３３を通常鋼材３４２に固着することにより、通常鋼材３４２に固着されている歪センサ３３によって締結状態のモニタリングで必要とされる応力相当値を得ることができると共に、通常鋼材３４２に積層される高硬度鋼材３４３によって締結具６０の締め付けの際の摩擦熱で起歪体３４が変形することを防止することができる。また、歪センサ３３を通常鋼材３４２の側面に固着することにより、より正確な応力相当値を得ることができる。

【0053】

また、子機３０に内蔵バッテリー３６を内蔵することにより、子機３０からある程度離れた場所に配置され中継機４０を介して通信を行う親機２０或いは中継機４０から、通信時に子機３０に駆動電力を供給する必要を無くすことができる。また、例えばより長距離の無線通信が可能となり、締結具６０の締結状態をモニタリングする作業員が容易に近づくことができない隔地の範囲を広げることができる。

【0054】

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記内容や変形例も含まれる。

【0055】

例えば締結具締結状態のモニタリング構造は、上記実施形態の変形例として図１３に示す構成としてもよい。図１３の変形例における締結状態管理装置１０では、プログラム格納部１２１に格納されている所定の制御プログラムに適正判定プログラムが含まれていないと共に記憶部１２に基準値格納部１２２が設けられておらず、制御部１１は適正判定部１１１としての処理は実行しない。点検記録格納部１２３には、制御部１１の処理により、締結具６０の締結状態の異常が発生した際に、この締結具６０と対応する子機３０の識別情報と応力相当値の異常信号のデータが対応して格納される。

【0056】

子機３０の子機記憶部３２を構成するセンサ記憶部３８３には、センサ通信制御回路３８２を制御するモニタリングの周期を含む所定の制御プログラムと、締結具６０の締結状態の適性と不適正を判定するための基準として、子機３０に締結具６０の締結状態で負荷される荷重で発生する応力相当値の基準値が格納されている。この応力相当値の基準値には、適正な締結状態で発生する応力相当値と不適正な締結状態で発生する応力相当値の境界の閾値が設定されている。

【0057】

子機３０の子機制御部３１を構成するセンサ通信制御回路３８２は、モニタリングを実行する周期毎に、歪センサ３３から応力相当値として起歪体３４の変形に対応して歪センサ３３が検知する抵抗値を取得し、応力相当値（抵抗値）と応力相当値の閾値を対比し、子機３０に対応する締結具６０の締結状態の適正と不適正（異常）を判定する処理を実行する。子機３０のセンサ通信制御回路３８２は、締結具６０の締結状態が不適正（異常）と判定した場合には、センサ通信部３８１から中継機４０を介して親機２０に応力相当値の異常信号と子機３０の識別情報を送信する。

【0058】

変形例の締結具締結状態のモニタリング構造によるモニタリング処理では、図１４に示すように、各子機３０が所定の周期でモニタリングを実行することにより、常時モニタリングする（Ｓ３１）。モニタリング実行時には、子機３０は、歪センサ３３から応力相当値を取得し、応力相当値と閾値を対比し、子機３０に対応する締結具６０の締結状態の適正と不適正（異常）を判定する（Ｓ３２）。

【0059】

締結具６０の締結状態の判定処理の結果、応力相当値が閾値以下或いは閾値未満の場合には、子機３０は、子機３０を特定する子機３０の識別情報と、応力相当値の異常信号を中継機４０に送信する（Ｓ３３）。親機２０は中継機４０から子機３０の識別情報と、応力相当値の異常信号を受信して締結状態管理装置１０に転送する（Ｓ３４）。

【0060】

締結状態管理装置１０は、子機３０の識別情報と応力相当値の異常信号を親機２０から受信し、受信した識別情報の子機３０に対応する締結具６０の締結状態の異常情報を出力部１４で提示する（Ｓ３５）。そして、締結状態管理装置１０は、点検記録格納部１２３に、締結状態の異常が発生した締結具６０と対応する子機３０の識別情報と応力相当値の異常信号のデータを対応させて、締結状態の管理データとして格納する。また、締結状態管理装置１０の異常情報の提示により、締結状態に異常が発生した締結具６０或いはこれに対応する子機３０の場所を把握し、締結状態に異常が発生している締結具６０の締結状態の補修作業を行う（Ｓ３６）。変形例のその他の構成は上記実施形態のモニタリング構造と同様である。

【0061】

この変形例の締結具締結状態のモニタリング構造によれば、締結状態管理装置１０が、締結具６０の締結状態で負荷されている応力の応力相当値の異常信号を子機３０から中継機４０、親機２０を介して受信することにより、締結状態管理装置１０において異常な締結具６０の締結状態を正確にモニタリングすることができる。そして、締結状態管理装置１０が締結状態に関する異常信号を子機３０から中継機４０、親機２０を介して受信する構造により、作業員が容易に近づくことができない隔地における締結具６０の締結状態のモニタリングを高効率且つ低コストで行うことができる。また、内蔵バッテリー３６を子機３０に設ける構成では、締結具６０の締結状態に異常が発生している場合にのみ、子機３０－中継機４０－親機３０の通信を行うことにより、内蔵バッテリー３６の電力消費量を削減することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、構造物に取り付けられた締結具の締結状態をモニタリングする際に利用することができる。

【符号の説明】

【0063】

１０…締結状態管理装置 １１…制御部 １１１…適正判定部 １２…記憶部 １２１…プログラム格納部 １２２…基準値格納部 １２３…点検記録格納部 １３…入力部 １４…出力部 １５…通信インターフェイス ２０…親機 ２１…制御部 ２２…記憶部 ２２１…プログラム格納部 ２３…操作部 ２４…通信インターフェイス ２５…センサ通信用制御回路 ２６…センサ通信用通信部 ２７…ＲＦＩＤ通信用制御回路 ２８…ＲＦＩＤ通信用通信部 ３０…子機 ３１…子機制御部 ３２…子機記憶部 ３３…歪センサ ３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ…起歪体 ３４１…側面 ３４２…通常鋼材 ３４３…高硬度鋼材 ３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ…ケーシング ３６…内蔵バッテリー ３７…ＲＦタグ ３７１…ＲＦＩＤ通信部 ３７２…ＲＦＩＤ通信制御回路 ３７３…ＲＦＩＤ記憶部 ３８…センシングユニット ３８１…センサ通信部 ３８２…センサ通信制御回路 ３８３…センサ記憶部 ４０…中継機 ５０…構造物 ５１０…高速道路構造体 ５１１…支持脚 ５１２…支持鋼材 ５１３…床版 ５１４…壁高欄 ５１５…支柱 ５１６…遮音壁 ５２０…橋梁 ５２１…支持脚 ５２２…橋構造体 ５２３…支承 ５２４…落橋防止部 ５２５…取付部 ５２６…連結チェーン ５２７…チェーン取付部 ６０…締結具 ６１…ボルト ６１１…頭部 ６１２…雄ねじ部 ６２…ナット ６３…緩み止めナット ６４…ワッシャー ７０…取付物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】